Grundprinzipien.
Wärmefluss im Festkörper
Wärmeleitfähigkeit in W/m·K: Kupfer 401, Aluminium 235, Stahl 50.
Flüssigkeitskühlung
Bei freier Konvektion in Luft liegt h bei etwa 5-25 W/m²·K, bei erzwungener bei 25-250.
Wärmeabstrahlung
Strahlung nach Stefan-Boltzmann. Bei hohen Temperaturen fällt sie ins Gewicht.
Wärmeleitmaterial entscheidend
Das TIM, also das Wärmeleitmaterial, senkt den Kontaktwiderstand.
Oberfläche
Rippenfläche und Luftvolumenstrom bestimmen die Kühlleistung.
Heatpipes
Heatpipes nutzen Verdampfung und Kondensation für hohe Wärmestromdichten.
Häufige Fragen
Diamant 2.200, Kupfer 401, Aluminium 235, Stahl 50 und Kunststoff 0,2 W/m·K.
Bei gleichem Volumen hat Flüssigkeit die 5- bis 10-fache Kapazität von Luft. Flüssigkeit nimmt man bei hoher Leistung.
Ausschlaggebend ist die Oberfläche. Rippenabstand 2-5 mm bei Zwangsluft, 5-10 mm bei freier Konvektion.
Nötig für den Kontakt zum Kühlkörper: Pads, Paste oder Phasenwechselmaterialien. Sie senken den Wärmewiderstand.
Schwarzes Eloxal hat einen Emissionsgrad von etwa 0,9 gegenüber 0,05 bei poliertem Aluminium. Bei hohen Temperaturen ist das ein großer Gewinn.
Ein Heatpipe entspricht rund 5.000 W/m·K gegenüber 401 bei Kupfer: 10× besser für die Wärmeverteilung.
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